package com.lbc.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

public class PolandNotation {
    //  逆波兰表达式计算器
    public static void main(String[] args) {

        //  完成一个将中缀表达式转成后缀表达式的功能
        //  1+((2+3)*4)-5  => 1 2 3 + 4 * + 5 -
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        //  因为对 str 操作不方便，因此先将其转成中缀的List形式
        List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
        System.out.println("中缀表达式对应的List = " + infixExpressionList); // [1, +, (, (, 2, +, 3, ), *, 4, ), -, 5]
        //  将中缀表达式对应的list => 后缀表达式对应的list
        List<String> sufixExpressionList = parseSuffixExpreesionList(infixExpressionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List = " + sufixExpressionList); // [1, 2, 3, +, 4, *, +, 5, -]
        System.out.printf("%s = %s\n", expression, calculate(sufixExpressionList));

        //  先定义一个逆波兰表达式
        // (13+4)*5-6  =>  13 4 + 5 * 6 -  =>  79
        String expression2 = "(13+4)*5-6";
        String suffixExpression = "13 4 + 5 * 6 -";
        // 思路
        // 1.将 suffixExpression => ArrayList 中
        List<String> list = getListString(suffixExpression);
        System.out.println("list = " + list);
        // 2.将 ArrayList 传递给一个方法，遍历数组并配合栈进行计算
        int res = calculate(list);
        System.out.printf("%s = %s\n", expression2, res);
    }

    // 将中缀表达式转成对应的ArrayList
    public static List<String> toInfixExpressionList (String s) {
        // 定义一个List,存放中缀表达式对应的内容
        ArrayList<String> ls = new ArrayList<>();
        int i = 0;  // 用于遍历s
        String str;  //  对多位数进行拼接
        char c;    // 每遍历一个字符，就放入c
        do {
            // 如果c是一个非数字，就需要加入到ls
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                i++;    // i需要后移
            } else {  // 如果是一个数，需要考虑多位数的问题
                str = "";
                while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
                    str += c;  // 拼接
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        } while (i < s.length());
        return ls;
    }

    // 将一个逆波兰式，依次将数据和运算符放入到 ArrayList 中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        // 将 suffixExpression 分割
        String [] split = suffixExpression.split(" ");
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        for (String ele: split) {
            list.add(ele);
        }
        return list;
    }
    // 将中缀表达式转变成后缀表达式

    //  将后缀表达式求和
    public static int calculate(List<String> ls) {
        // 创建一个栈
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        // 遍历 ls
        for (String item: ls) {
            // 使用正则表达式
            if (item.matches("\\d+")) {
                // 入栈
                stack.push(item);
            } else {
                // pop 出两个数，再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                if (item.equals("+")) {
                    res = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    res = num1 - num2;
                } else if (item.equals("*")) {
                    res = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    res = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误~~");
                }
                // 把 res 入栈
                stack.push(res + "");
            }
        }
        // 最后留在stack中的数据就是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }

    //  将中缀表达式对应的list => 后缀表达式对应的list
    public static List<String> parseSuffixExpreesionList (List<String> ls) {
        // 定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>();  // 符号栈
        // 由于s2在整个过程中没有出栈操作，且最终还要逆序输出。
        // 所以就用ArrayList代替了
        ArrayList<String> s2 = new ArrayList<>();

        // 遍历ls
        for (String item: ls) {
            //  这里的判断行为请看 《思路》
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();  // 消除小括号 "("
            } else {
                // 是运算符，要判断优先级
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.push(item);  // (4-2)
            }
        }
        // (7)
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        //  s2是list, 所以就不需要逆序输出了
        return s2;
    }
    /** 思路：
     (1)初始化两个栈：运算符栈s1和储存中间结果的栈s2；
     (2)从左至右扫描中缀表达式；
     (3)遇到操作数时，将其压s2；
     (4)遇到运算符时，比较其与s1栈顶运算符的优先级：
         (4-1)如果s1为空，或栈顶运算符为左括号“(”，则直接将此运算符入栈；
         (4-2)否则，若优先级比栈顶运算符的高，也将运算符压入s1；
         (4-3)否则，将s1栈顶的运算符弹出并压入到s2中，再次转到(4-1)与s1中新的栈顶运算符相比较；
     (5)遇到括号时：
         (5-1) 如果是左括号“(”，则直接压入s1
         (5-2) 如果是右括号“)”，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
     (6)重复步骤2至5，直到表达式的最右边
     (7)将s1中剩余的运算符依次弹出并压入s2
     (8)依次弹出s2中的元素并输出，结果的逆序即为中缀表达式对应的后缀表达式
    */

}

//  编写一个类 Operation 可以返回一个运算符对应的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    // 写一个方法，返回对应的优先级数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                //  比如"("这个字符偶尔也会进来调这个方法
                System.out.printf("不存在“%s”这个运算符\n", operation);
                break;
        }
        return result;
    }
}
